[发明专利]功率分束器设计方法及功率分束器

说明书

本发明提供的一种功率分束器设计方法及功率分束器，功率分束器包括基底层以及设置在基底层上的由相变材料制成的顶层，功率分束器设计方法包括：对顶层进行区域划分，顶层包括输入波导区、优化区域、第一输出波导区以及第二输出波导区；对优化区域进行网格划分，分成多个相同的单元格；按照顺序扫描单元格，采用二进制搜索算法依次改变单元格的状态，当扫描完所有的单元格之后退回第一个单元格继续按照原有顺序进行循环，直至目标函数收敛。本发明实现了功率分束器输出不同分束比的效果，并且能对功率分束器进行调控。

技术领域

本发明属于功率分束器技术领域，具体是涉及到一种功率分束器设计方法及功率分束器。

背景技术

近年来，随着硅光子学及其制造技术的发展，光子集成电路越来受到人们的关注，功率分配器作为集成片上光子学系统中最基本的功率分束器之一，在许多光电路中得到了广泛的应用，因此，越来越多的研究人员开始了对功率分束器的研究，它作为光学装置中不可或缺的一部分，主要实现将输入信号能量分束为两份或者多份的功能，按照实现方式可以分为光栅型、波导型和体元件型，在干涉仪、激光器系统、空间光通信系统等地方都有着十分重要的作用。

目前，功率分束器尺寸以及输出端口数量的限制使得功率分束器的分束功能单一，无法满足多种需求，并且在实际应用中存在调控困难的问题。

发明内容

本发明提供一种功率分束器设计方法及功率分束器，解决了功率分束单一和调控困难的问题，降低了功率分束器的损耗，操作简单。

基于上述目的，本发明提出一种功率分束器设计方法，所述功率分束器包括基底层以及设置在所述基底层上的由相变材料制成的顶层，所述功率分束器设计方法包括：对所述顶层进行区域划分，所述顶层包括输入波导区、优化区域、第一输出波导区以及第二输出波导区；对所述优化区域进行网格划分，分成多个相同的单元格；按照顺序扫描所述单元格，采用二进制搜索算法依次改变所述单元格的状态，当扫描完所有的所述单元格之后退回第一个所述单元格继续按照原有顺序进行循环，直至目标函数收敛。

可选的，所述采用二进制搜索算法依次改变所述单元格的状态，包括：计算在所述功率分束器为不同相变程度下所述单元格的单个目标函数值；对所述单个目标函数值进行求和得到第一总目标函数值，并与所述单元格的第二总目标函数值进行比较；若所述第一总目标函数值大于所述第二总目标函数值，则保留所述单元格的新状态。

可选的，所述计算在所述功率分束器为不同相变程度下所述单元格的单个目标函数值，包括：计算在预设波长区间下所述第一输出波导和所述第二输出波导的平均透过率，根据所述功率分束器为不同相变程度时，获取所述第一输出波导和所述第二输出波导的功率分束比；根据所述第一输出波导和所述第二输出波导的功率分束比，计算所述单元格的单个目标函数值。

可选的，所述第一输出波导和所述第二输出波导的功率分束比为2：1、1：1和1：2的其中之一。

可选的，所述根据所述第一输出波导和所述第二输出波导的功率分束比，计算所述单元格的单个目标函数值，包括：通过目标函数获取所述每个所述单元格的单个目标函数值，所述目标函数为其中，T₁为所述第一输出波导区的平均透过率，T₂为所述第二输出波导区的平均透过率，a_i和b_i为所述第一输出波导和所述第二输出波导的功率分束比。

可选的，所述功率分束器设计方法还包括：监测分析所述功率分束器的性能。

可选的，所述监测分析所述功率分束器的性能，包括：在所述相变材料为不同相变程度时，获取所述功率分束器的插入损耗。